Un team di astronomi che utilizza l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha completato il primo censimento delle nubi molecolari nell'universo vicino, rivelando che contrariamente al precedente parere scientifico, questi asili nido stellari non hanno tutti lo stesso aspetto e si comportano allo stesso modo. Infatti, sono diversi come le persone, le case, quartieri e regioni che compongono il nostro mondo.

Le stelle sono formate da nubi di polvere e gas chiamate nubi molecolari, o asili nido stellari. Ogni vivaio stellare nell'universo può formare migliaia o addirittura decine di migliaia di nuove stelle durante la sua vita. Tra il 2013 e il 2019, gli astronomi del progetto PHANGS (Physics at High Angular Resolution in Near GalaxieS) hanno condotto la prima indagine sistematica su 100, 000 vivai stellari in 90 galassie nell'universo vicino per comprendere meglio come si ricollegano alle galassie madri.

"Pensavamo che tutti i vivai stellari in ogni galassia dovessero sembrare più o meno uguali, ma questo sondaggio ha rivelato che non è così, e i vivai stellari cambiano da un posto all'altro, " ha detto Adam Leroy, professore associato di astronomia alla Ohio State University (OSU), e autore principale del documento che presenta l'indagine PHANGS ALMA. "Questa è la prima volta che scattiamo immagini a onde millimetriche di molte galassie vicine che hanno la stessa nitidezza e qualità delle immagini ottiche. E mentre le immagini ottiche ci mostrano la luce delle stelle, queste nuove immagini rivoluzionarie ci mostrano le nubi molecolari che formano quelle stelle".

Gli scienziati hanno confrontato questi cambiamenti con il modo in cui le persone, case, i quartieri e le città presentano caratteristiche simili ma cambiano da regione a regione e da paese a paese.

"Per capire come si formano le stelle, dobbiamo ricollegare la nascita di una singola stella al suo posto nell'universo. È come collegare una persona alla sua casa, quartiere, città e regione. Se una galassia rappresenta una città, allora il vicinato è il braccio a spirale, la casa l'unità formatrice di stelle, e le galassie vicine sono città vicine nella regione, " ha detto Eva Schinnerer, un astronomo del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) e ricercatore principale per la collaborazione PHANGS "Queste osservazioni ci hanno insegnato che il 'vicinato' ha effetti piccoli ma pronunciati su dove e quante stelle nascono."

Per comprendere meglio la formazione stellare in diversi tipi di galassie, il team ha osservato somiglianze e differenze nelle proprietà dei gas molecolari e nei processi di formazione stellare dei dischi di galassie, barre stellari, bracci a spirale, e centri galattici. Hanno confermato che la posizione, o quartiere, gioca un ruolo fondamentale nella formazione delle stelle.

"Mappando diversi tipi di galassie e la vasta gamma di ambienti che esistono all'interno delle galassie, stiamo tracciando l'intera gamma di condizioni in cui le nubi di gas che formano stelle vivono nell'universo attuale. Questo ci permette di misurare l'impatto che molte variabili hanno sul modo in cui avviene la formazione stellare, " disse Guillermo Blanc, un astronomo al Carnegie Institution for Science, e un coautore sul documento.

"Come si formano le stelle, e come la loro galassia influenza quel processo, sono aspetti fondamentali dell'astrofisica, " disse Giuseppe Pesce, Responsabile del programma della National Science Foundation per NRAO/ALMA. "Il progetto PHANGS utilizza lo squisito potere di osservazione dell'osservatorio ALMA e ha fornito una visione straordinaria della storia della formazione stellare in un modo nuovo e diverso".

Annie Hughes, un astronomo presso L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), ha aggiunto che questa è la prima volta che gli scienziati hanno un'istantanea di come sono realmente le nuvole di formazione stellare in una gamma così ampia di galassie diverse. "Abbiamo scoperto che le proprietà delle nuvole che formano stelle dipendono da dove si trovano:le nuvole nelle dense regioni centrali delle galassie tendono ad essere più massicce, più denso, e più turbolente delle nuvole che risiedono nella tranquilla periferia di una galassia. Il ciclo di vita delle nuvole dipende anche dal loro ambiente. La velocità con cui una nuvola forma le stelle e il processo che alla fine distrugge la nuvola sembrano dipendere da dove vive la nuvola".

Questa non è la prima volta che vengono osservati vivai stellari in altre galassie usando ALMA, ma quasi tutti gli studi precedenti si sono concentrati su singole galassie o su parte di esse. In un quinquennio, PHANGS ha raccolto una visione completa della vicina popolazione di galassie. "Il progetto PHANGS è una nuova forma di cartografia cosmica che ci permette di vedere la diversità delle galassie sotto una nuova luce, letteralmente. Stiamo finalmente vedendo la diversità dei gas che formano stelle in molte galassie e siamo in grado di capire come stanno cambiando nel tempo. Era impossibile realizzare queste mappe dettagliate prima di ALMA, " ha detto Erik Rosolowsky, Professore Associato di Fisica presso l'Università di Alberta, e coautore della ricerca. "Questo nuovo atlante contiene 90 delle migliori mappe mai realizzate che rivelano dove si formerà la prossima generazione di stelle".

Per il team, il nuovo atlante non significa la fine della strada. Sebbene il sondaggio abbia risposto a domande su cosa e dove, ne ha sollevati altri. "Questa è la prima volta che abbiamo una visione chiara della popolazione di vivai stellari in tutto l'universo vicino. In questo senso, è un grande passo avanti per capire da dove veniamo, " disse Leroy. "Anche se ora sappiamo che i vivai stellari variano da luogo a luogo, non sappiamo ancora perché o come queste variazioni influiscano sulle stelle e sui pianeti formati. Queste sono domande a cui speriamo di rispondere nel prossimo futuro".

Dieci articoli che descrivono in dettaglio i risultati dell'indagine PHANGS sono presentati questa settimana al 238esimo meeting dell'American Astronomical Society.